專利名稱：一種gps虛假多普勒掃頻干擾信號的生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種GPS虛假多普勒掃頻干擾信號的生成方法，屬于GPS接收機(jī)性能檢測技術(shù)。
背景技術(shù)：
GPS已深入到現(xiàn)代軍事和國民經(jīng)濟(jì)的各個方面，成為提供位置、速度和時間(PVT)基準(zhǔn)的賦值系統(tǒng)，圍繞GPS及其應(yīng)用已經(jīng)形成了一個龐大的產(chǎn)業(yè)。由于到達(dá)地面的GPS極其微弱，GPS接收機(jī)易受到有意或無意信號的干擾，因此GPS接收機(jī)的抗干擾性能是評價GPS接收機(jī)性能的一個重要指標(biāo)。共同跟蹤技術(shù)是一項用于更好地跟蹤衛(wèi)星、保持觀測精度的GPS接收機(jī)技術(shù)，在跟蹤各個衛(wèi)星載波信號的同時，還利用接收到的所有衛(wèi)星信號跟蹤接收 機(jī)及其時鐘的動力學(xué)特性，從而獲得更好的跟蹤性能。目前這種技術(shù)在JAVAD中高端GPS接收機(jī)中使用。對GPS接收機(jī)抗干擾性能的測試，需要GPS干擾儀生成干擾信號環(huán)境。當(dāng)前普通GPS干擾儀能夠產(chǎn)生單音干擾、窄帶噪聲干擾、寬帶噪聲干擾等常見GPS干擾信號，其缺點是，不能產(chǎn)生專門針對采用共同跟蹤技術(shù)GPS接收機(jī)的干擾樣式，無法對其抗干擾性能進(jìn)行有效檢驗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有干擾技術(shù)的不足，提出一種GPS虛假多普勒掃頻干擾信號的生成方法。本發(fā)明生成虛假多普勒掃頻干擾信號，這種干擾樣式能夠以較小的干擾功率對共同跟蹤GPS接收產(chǎn)生偽欺騙干擾效果，方便快捷地構(gòu)建GPS接收機(jī)抗干擾性能測試的干擾環(huán)境。一種GPS虛假多普勒掃頻干擾信號的生成方法，包括以下幾個步驟步驟一生成干擾信號基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)，其步驟如下I)、確定虛假多普勒掃頻干擾信號的參數(shù)，包括掃頻范圍、掃頻速率、掃頻步進(jìn)、變化規(guī)律；2)根據(jù)掃頻范圍、掃頻速率、掃頻步進(jìn)、變化規(guī)律，采用MATLAB Simulink工具建立模型，得到干擾信號基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)；步驟二 按照串口通信協(xié)議將干擾信號基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)傳送給GPS干擾儀的存儲單元；步驟三用通用PC控制GPS干擾儀發(fā)射干擾信號。本發(fā)明的優(yōu)點在于( I)采用了任意波形產(chǎn)生技術(shù)，通過PC機(jī)生成干擾信號數(shù)字波形，能夠便利的生成干擾信號樣式，精確控制干擾信號波形的相關(guān)參數(shù)；(2)能夠產(chǎn)生虛假多普勒掃頻干擾信號，該信號能夠以較低信號功率對采用共同跟蹤技術(shù)的GPS接收機(jī)形成偽欺騙干擾；
(3)本發(fā)明數(shù)字集成化、方案簡潔、成本低、功能強，使用方便，能夠適用于對GPS接收機(jī)抗干擾能力的檢測。


圖I是本發(fā)明的方法流程圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明的一種GPS虛假多普勒掃頻干擾信號的生成方法，在通用PC上利用MATLAB工具產(chǎn)生干擾信號的基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)(包括信號同相支路數(shù)據(jù)和正交支路數(shù)據(jù))并按照存儲單元要求的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行格式化，將數(shù)字波形數(shù)據(jù)通過串口傳送給存儲單元，干擾源以一定的采樣速率讀取數(shù)字波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生基帶數(shù)字信號并直接上變頻到載波，最終產(chǎn)生虛假多普勒掃頻干擾信號。本發(fā)明是一種GPS虛假多普勒掃頻干擾信號的生成方法，流程如圖I所示，包括以下幾個步驟步驟一生成干擾信號基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)，其步驟如下I)、確定虛假多普勒掃頻干擾信號的參數(shù)，包括掃頻范圍、掃頻速率、掃頻步進(jìn)、變化規(guī)律，其中掃頻范圍為載波頻率左右3kHz 5kHz，掃頻速率一般可設(shè)為20HZ/iTl00HZ/S，掃頻步進(jìn)O. IHf 5Hz，變化規(guī)律可以為線性變化或正弦變化；2)根據(jù)掃頻范圍、掃頻速率、掃頻步進(jìn)、變化規(guī)律，采用MATLAB Simulink工具建立模型，得到干擾信號基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)虛假多普勒掃頻干擾信號的掃頻范圍-5kHz 5kHz、掃頻速率lOOHz/s、掃頻步進(jìn)1Hz、變化規(guī)律正弦變化時，具體為①在MATLAB Simulink工具中建立模型，分別添加Sine Wave信號源模塊、Continuous-Time VCO壓控振蕩器模塊、Zero-Order采樣模塊、Simout數(shù)據(jù)輸出模塊；②Sine Wave 作為 Continuous-Time VCO 的輸入，Continuous-Time VCO 的輸出連接 Zero-Order, Zero-Order 的輸出連接 Simout ；③Sine Wave模塊的參數(shù)設(shè)置Frequency設(shè)置為2*pi/T (pi= η ,正弦信 號周期為Τ，例如，T=200s),其他參數(shù)默認(rèn)；Continuous-Time VCO模塊的參數(shù)設(shè)置Quiescentfrequency 設(shè)置為 0Hz, Input sensitivity 設(shè)置為 5000Hz/V, Initial phase設(shè)置為0,其他參數(shù)默認(rèn)；Zero-0rder模塊的參數(shù)設(shè)置Sample time設(shè)置為l/(20*le3)；Simout模塊的參數(shù)設(shè)置Variable name設(shè)置為simoutl,Save format選擇為Array,其他參數(shù)默認(rèn)；④運行模型一個周期T，(例如T=200s)產(chǎn)生干擾信號基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)的同相支路數(shù)據(jù)，記為simoutl ；⑤Continuous-Time VCO模塊的Initial phase設(shè)置為pi/2,運行模型一個周期T，(例如T=200s)產(chǎn)生干擾信號基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)的正交支路數(shù)據(jù)，記為simout2 ；⑥分別將simoutl和simout2作如下處理按照I個采樣點16位無符號整數(shù)做歸一化處理，將數(shù)據(jù)序列按奇數(shù)和偶數(shù)分為兩組，然后將每個數(shù)據(jù)的高8位和低8位顛倒，最后以uintl6數(shù)據(jù)格式分別存為4個文件,分別記為I_odd、I_even、Q_odd、Q_even。步驟二 按照串口通信協(xié)議將干擾信號基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)傳送給GPS干擾儀的存儲單元。例如，其具體步驟如下 I)將GPS干擾儀與通用PC通過RS232串口 進(jìn)行連接；2)在PC上打開AccessPort軟件，并進(jìn)行如下設(shè)置串口 C0M1，波特率115200，校驗位Ν0ΝΕ，數(shù)據(jù)位8，停止位1，發(fā)送區(qū)數(shù)據(jù)格式十六進(jìn)制；3)在軟件發(fā)送區(qū)輸入指令53010000810000000A3B (該指令表示在指定的首地址0x008100和數(shù)據(jù)長度OxOOOOOA的flash空間寫入長度為OxOOOOOA的基帶信號采樣數(shù)據(jù)，“53”為命令標(biāo)志頭，“3B”為命令標(biāo)志尾，“0100”表示操作類型。數(shù)據(jù)長度計算公式數(shù)據(jù)長度=IQ兩路總采樣點個數(shù)/4，并轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制。例如一采樣數(shù)據(jù)的IQ兩路總采樣點個數(shù)為40個點，則數(shù)據(jù)長度為40/4=10，轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制為OxOOOOOA。)，并點擊“發(fā)送數(shù)據(jù)”，軟件接收區(qū)出現(xiàn)“Input Data…”；4)在軟件發(fā)送區(qū)輸入數(shù)據(jù)0000，并點擊“發(fā)送數(shù)據(jù)”；5)點擊菜單欄的“工具”，在下拉列表中選擇“發(fā)送文件”，在彈出的“傳輸文件”對話框中點擊“選擇文件”，選擇I路序號為奇數(shù)的采樣點文件(即仿真產(chǎn)生的文件名為“1_odd”的文件)位置并“確定”后，在“傳輸文件”對話框中點擊“發(fā)送”；6)待“I_odd”文件發(fā)送完畢后，重復(fù)步驟3飛三次，分別依次發(fā)送“I_even”(I路序號為偶數(shù)的采樣點文件)、“Q_odd”( Q路序號為奇數(shù)的采樣點文件)和“Q_even”(Q路序號為偶數(shù)的采樣點文件)文件；7)當(dāng)軟件接收區(qū)出現(xiàn)“Load Finished ! ”時，表示干擾源的信號樣式數(shù)據(jù)文件正確發(fā)送完畢。步驟三用通用PC控制GPS干擾儀發(fā)射干擾信號。其步驟如下I )、將通用PC的串口與GPS干擾儀的串口連接；2)、通過AccessPort軟件向GPS干擾儀發(fā)送數(shù)據(jù)地址、數(shù)據(jù)長度指令(例如53000000810000000A3B，表示指定的首地址為0x008100，數(shù)據(jù)長度為OxOOOOOA)；3)、干擾源采樣速率選擇為20kHz，數(shù)據(jù)調(diào)制開關(guān)選擇為調(diào)制，打開射頻開關(guān)即可發(fā)射虛假多普勒掃頻干擾信號。
權(quán)利要求
1.一種GPS虛假多普勒掃頻干擾信號的生成方法，其特征在于，包括以下幾個步驟 步驟一生成干擾信號基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)，其步驟如下 1)、確定虛假多普勒掃頻干擾信號的參數(shù)，包括掃頻范圍、掃頻速率、掃頻步進(jìn)、變化規(guī)律； 2)根據(jù)掃頻范圍、掃頻速率、掃頻步進(jìn)、變化規(guī)律，采用MATLABSimulink工具建立模型，得到干擾信號基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)； 步驟二 按照串口通信協(xié)議將干擾信號基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)傳送給GPS干擾儀的存儲單元;、 步驟三用通用PC控制GPS干擾儀發(fā)射干擾信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種GPS虛假多普勒掃頻干擾信號的生成方法，其特征在于，所述的步驟一的I)中，掃頻范圍為載波頻率左右3kHz 5kHz，掃頻速率為20HZ/S 100HZ/S，掃頻步進(jìn)0. IHf 5Hz，變化規(guī)律為線性變化或正弦變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種GPS虛假多普勒掃頻干擾信號的生成方法，其特征在于，所述的步驟一的2)中，當(dāng)虛假多普勒掃頻干擾信號的掃頻范圍_5kHf 5kHz、掃頻速率lOOHz/s、掃頻步進(jìn)1Hz、變化規(guī)律正弦變化時，具體為 ①在MATLABSimulink工具中建立模型，分別添加Sine Wave信號源模塊、Continuous-Time VCO壓控振蕩器模塊、Zero-Order采樣模塊、Simout數(shù)據(jù)輸出模塊； ②Sine Wave 作為 Continuous-Time VCO 的輸入，Continuous-Time VCO 的輸出連接Zero-Order, Zero-Order 的輸出連接 Simout ； ③SineWave模塊的參數(shù)設(shè)置frequency設(shè)置為2*pi/T，pi= Ji，正弦信號周期為T，T=200s,其他參數(shù)默認(rèn)；Continuous_Time VCO 模塊的參數(shù)設(shè)置Quiescent frequency 設(shè)置為 0Hz，Input sensitivity 設(shè)置為 5000Hz/V，Initial phase 設(shè)置為 0，其他參數(shù)默認(rèn);Zero-Order模塊的參數(shù)設(shè)置Sample time設(shè)置為I/(20*le3) ；Simout模塊的參數(shù)設(shè)置Variable name 設(shè)置為 simoutl, Save format 選擇為 Array,其他參數(shù)默認(rèn)； ④運行模型一個周期T，產(chǎn)生干擾信號基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)的同相支路數(shù)據(jù)，記為simoutl ； ⑤Continuous-TimeVCO模塊的Initial phase設(shè)置為pi/2,運行模型一個周期T,產(chǎn)生干擾信號基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)的正交支路數(shù)據(jù)，記為simout2 ； ⑥分別將simoutl和simout2作如下處理按照I個采樣點16位無符號整數(shù)做歸一化處理，將數(shù)據(jù)序列按奇數(shù)和偶數(shù)分為兩組，然后將每個數(shù)據(jù)的高8位和低8位顛倒，最后以uintl6數(shù)據(jù)格式分別存為4個文件,分別記為I_odd、I_even、Q_odd、Q_even。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種GPS虛假多普勒掃頻干擾信號的生成方法，其特征在于，所述的步驟二具體為 1)將GPS干擾儀與通用PC通過RS232串口進(jìn)行連接； 2)在PC上打開AccessPort軟件，并進(jìn)行如下設(shè)置串口C0M1，波特率115200，校驗位N0NE，數(shù)據(jù)位8，停止位1，發(fā)送區(qū)數(shù)據(jù)格式十六進(jìn)制； 3)在軟件發(fā)送區(qū)輸入指令53010000810000000A3B，該指令表示在指定的首地址0x008100和數(shù)據(jù)長度OxOOOOOA的flash空間寫入長度為OxOOOOOA的基帶信號采樣數(shù)據(jù)，“53”為命令標(biāo)志頭，“3B”為命令標(biāo)志尾，“0100”表示操作類型；數(shù)據(jù)長度計算公式數(shù)據(jù)長度=IQ兩路總采樣點個數(shù)/4，并轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制，并點擊“發(fā)送數(shù)據(jù)”，軟件接收區(qū)出現(xiàn)“Input Data…”； .4)在軟件發(fā)送區(qū)輸入數(shù)據(jù)0000，并點擊“發(fā)送數(shù)據(jù)”； .5)點擊菜單欄的“工具”，在下拉列表中選擇“發(fā)送文件”，在彈出的“傳輸文件”對話框中點擊“選擇文件”，選擇“ I_odd”文件位置并“確定”后，在“傳輸文件”對話框中點擊“發(fā)送”； .6)待“I_odd”文件發(fā)送完畢后，重復(fù)步驟:T5三次，分別依次發(fā)送“I_eVen”、“Q_odd”、“Q_odd” 和 “Q_even” ； .7)當(dāng)軟件接收區(qū)出現(xiàn)“LoadFinished ! ”時，表示干擾源的信號樣式數(shù)據(jù)文件正確發(fā)送完畢。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種GPS虛假多普勒掃頻干擾信號的生成方法，其特征在于，所述的步驟三具體為 .1)、將通用PC的串口與GPS干擾儀的串口連接； .2)、通過AccessPort軟件向GPS干擾儀發(fā)送數(shù)據(jù)地址、數(shù)據(jù)長度指令； .3)、干擾源采樣速率選擇為20kHz，數(shù)據(jù)調(diào)制開關(guān)選擇為調(diào)制，打開射頻開關(guān)即可發(fā)射虛假多普勒掃頻干擾信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種GPS虛假多普勒掃頻干擾信號的生成方法，包括以下幾個步驟步驟一生成干擾信號基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)，步驟二按照串口通信協(xié)議將干擾信號基帶數(shù)字波形數(shù)據(jù)傳送給GPS干擾儀的存儲單元，步驟三用通用PC控制GPS干擾儀發(fā)射干擾信號。本發(fā)明采用了任意波形產(chǎn)生技術(shù)，通過PC機(jī)生成干擾信號數(shù)字波形，能夠便利的生成干擾信號樣式，精確控制干擾信號波形的相關(guān)參數(shù)，本發(fā)明能夠產(chǎn)生虛假多普勒掃頻干擾信號，該信號能夠以較低信號功率對采用共同跟蹤技術(shù)的GPS接收機(jī)形成偽欺騙干擾，本發(fā)明數(shù)字集成化、方案簡潔、成本低、功能強，使用方便，能夠適用于對GPS接收機(jī)抗干擾能力的檢測。
文檔編號G01S19/23GK102736087SQ20121018667
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者冀會輝, 劉義, 張有光, 李飛, 王大明, 陳軍 申請人:北京航空航天大學(xué)